[發明專利]一種提高山地果園無線傳輸性能的功率控制裝置及方法

在審

• 申請號: 201710107481.X
• 申請日: 2017-02-27
• 公開（公告）號: CN106919213A
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發明（設計）人: 徐興;王臻杰;李君;楊洲;蔡坤;陳壯輝;楊培君;劉志翔
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: G05F1/66
• 分類號: G05F1/66
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 李君

1.一種提高山地果園無線傳輸性能的功率控制裝置，其特征在于：包括一個主無線設備和若干個從無線設備，所述主無線設備和若干個從無線設備部署在山地果園內；所述主無線設備分別與若干個從無線設備連接，用于采集環境雨水信息以及監測從無線設備的無線接收信號強度，控制從無線設備的發射功率；所述若干個從無線設備之間相連接。

2.根據權利要求1所述的提高山地果園無線傳輸性能的功率控制裝置，其特征在于：所述主無線設備包括雨量傳感器、供電單元、微處理器單元、無線通信模塊和天線，所述供電單元分別與雨量傳感器、微處理器單元、無線通信模塊連接，為雨量傳感器、微處理器單元和無線通信模塊供電；所述雨量傳感器、微處理器單元、無線通信模塊和天線依次連接；

每個從無線設備包括供電單元、微處理器單元、無線通信模塊和天線，所述供電單元分別與微處理器單元、無線通信模塊連接，為微處理器單元和無線通信模塊供電；所述微處理器單元、無線通信模塊和天線依次連接；

所述主無線設備的天線分別與若干個從無線設備的天線連接，所述若干個從無線設備的天線之間相連接。

3.根據權利要求2所述的一種提高山地果園無線傳輸性能的功率控制裝置，其特征在于：所述主無線設備和若干個從無線設備的供電單元采用可充電電池，可充電電池的工作電壓在3.2V-3.7V之間，最大可提供10A的瞬時工作電流，并采用LM1117-3.3低壓差線性穩壓芯片進行穩壓。

4.根據權利要求2所述的一種提高山地果園無線傳輸性能的功率控制裝置，其特征在于：所述主無線設備和若干個從無線設備的微處理器單元采用STM32系列單片機。

5.根據權利要求2所述的一種提高山地果園無線傳輸性能的功率控制裝置，其特征在于：所述主無線設備和若干個從無線設備的無線通信模塊采用CC1101、NRF905、CC2530、NRF24L01或SI1000無線模塊，該無線通信模塊具備測量接收信號強度的能力。

6.一種提高山地果園無線傳輸性能的功率控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

S1、任取兩個無線設備，使兩者的天線距離為1m，以發射功率0dbm發射信號，連續多次測量兩者在1m距離時的接收信號強度值，然后取接收信號強度值的平均值L₀；

S2、將一個帶雨量傳感器的主無線設備和若干個不帶雨量傳感器的從無線設備部署在山地果園內，并記錄下任意兩個無線設備相互之間的距離d_ij，單位為m，其中下標ij表示第i個無線設備和第j個無線設備之間的距離；

S3、選取某個從無線設備i，以功率x等于0dbm發射信號給主無線設備；

S4、主無線設備測量從無線設備的無線接收信號強度，連續測量n次后，計算測量過程中無線接收信號強度的平均值

S5、主無線設備實時測量當前的降雨情況，記為r，單位為mm/h；

S6、調整從無線設備的發射功率x dbm，發射功率x的可選值為-10dbm、-8dbm、-6dbm、-4dbm、-2dbm、0dbm、2dbm、4dbm、6dbm、8dbm，10dbm，調整后返回步驟S4繼續測量，記錄每個發射功率的測量數據，進入步驟S7；

S7、根據已知功率x和距離d_ij，以及測量得到的數值L₀和建立如下路徑衰減模型，主無線設備根據路徑衰減模型，求解得到模型參數n、k和α：

$x-L_i^x=L_0+10\×n{\log }_{10}\left(d_{ij}\right)+k\×r^{\mathrm{\α}}\×d_{ij}$

S8、主無線設備基于建立的路徑衰減模型，并根據當前的降雨情況r，計算出路徑損耗情況L；

S9、當計算得到的路徑損耗情況L高于或者低于80dbm時，主無線設備將發送功率控制指令給從無線設備，設置從無線設備的發射功率為y dbm，具體計算公式如下：